Kometen als Wasserträger für Exoplaneten

Erst 2016 haben WissenschafterInnen mit Proxima Centauri b den der Erde nächstgelegenen und potenziell bewohnbaren Exoplaneten entdeckt. Sogleich stellte sich die grundlegende Frage, ob dieser auch ausreichend Wasser auf seiner Oberfläche besitzt, dass dort Leben existieren könnte. Ein Forschungsteam der Universität Wien und der Universität Abu Dhabi hat nun mit Hilfe von Simulationen herausgefunden, dass dazu aufgrund der starken Strahlungsausbrüche der Sonne die Eisressourcen auf Kometen notwendig wären. Die Ergebnisse der Studie wurden kürzlich in der Printausgabe von "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" publiziert.

Der rote Zwergstern Proxima Centauri – ein Teil des Alpha-Centauri-Dreifachsternsystems – ist der sonnennächste Stern, der einen erdähnlichen Planeten in seiner potenziell bewohnbaren (habitablen) Zone beherbergt. Unter der habitablen Zone eines Sterns versteht man jenen Bereich, in dem die Energie-Einstrahlung des jeweiligen Zentralgestirns gerade so groß ist, dass flüssiges Wasser auf seiner Oberfläche existieren könnte.

Im Sternbild des Centauren gelegen, ist Proxima nur rund vier Lichtjahre von der Sonne entfernt und weist nur 12 Prozent der Masse unserer Sonne auf. Es handelt sich jedoch um einen sehr aktiven Stern mit phasenweise starken Strahlungsausbrüchen. Sein planetarer Begleiter wurde erst 2016 entdeckt und wird als Proxima Centauri b (PCb) bezeichnet. Die Entdeckung hat weltweit für großes Aufsehen gesorgt und gleichzeitig die Frage aufgeworfen, wieviel Wasser tatsächlich auf seiner Oberfläche vorhanden sein könnte. Aufgrund der Strahlungsausbrüche könnte auf der Planetenoberfläche Wassermangel herrschen – damit der Planet also bewohnbar sein könnte, wären wohl auf Kometen liegende Eisressourcen notwendig, um genug Wasser nach PCb zu transportieren.

Simulationsrechnungen zum Wassertransport
Kometen sind nach heutigem Wissensstand eine wesentliche Quelle von Wasser auf Planetenoberflächen. Mittels dynamischer Wanderungen der Himmelskörper kommt es zu einem "Wassertransport" in Sternensystemen. Ein internationales Team von WissenschafterInnen der Universität Wien und der Universität von Abu Dhabi hat die nahen Begegnungen sowie Kollisionen mit dem Planeten nun simuliert, die für die Untersuchung des Wassertransports wichtig sind. Die Computermodelle berücksichtigten dabei auch einen möglichen zweiten Planeten um Proxima sowie den Einfluss des Doppelsterns Alpha Centauri, zu dem Proxima als dritte Komponente gehört.

"Wir konnten zeigen, dass die Kometeneinschläge auf Proxima Centauri b über einen Zeitraum von zwei Millionen Jahren eine Masse von bis zu 30 Erdozeanen an Wasser liefern können", erklärt Richard Schwarz von der Universität Wien, Erstautor der Studie und ergänzt: "Unsere Simulationen weisen darauf hin, dass ein möglicher Wassertransport von einem kometenreichen Gebiet nahe dem Planeten am effektivsten ist und dass die äußere Grenze für den Wassertransport zwischen 100 und 200 astronomischen Einheiten (AE) liegt." Auf unser Sonnensystem übertragen, bedeuten 100-200 AE etwa den drei- bis sechsfachen Neptunbahnradius, während 1-4 AE der Region deutlich innerhalb der Jupiterbahn entsprechen.

Eine 2017 erschienene, beobachtungsbasierte Studie lieferte bereits unabhängige Hinweise auf die Existenz von Kleinkörpern im inneren Bereich des Proxima-Systems. Es könnte sich dabei um Planetoiden oder um einen Teil jener Kometen handeln, die als Wasserreservoir für Proximas Planeten in Frage kommen könnten.

Publikation in "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society"
Schwarz, R.; Bazsó, Á.; Georgakarakos, N.; Loibnegger, B.; Maindl, T. I.; Bancelin, D.; Pilat-Lohinger, E.; Kislyakova,K.G., Dvorak, R.; Dobbs-Dixon, I.,2018: "Exocomets in the Proxima Centauri system and their importance for water Transport", Monthly Notices of the RAS, Bd. 480, Issue 3, S.3595-3608.
DOI:10.1093/mnras/sty2064
https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/480/3/3595/5064248